昆虫のキノコ体の出力ニューロンの生理・形態学的研究

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09640800
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 水波 誠 北海道大学, 電子科学研究所, 助教授 (30174030)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 西野 浩史 北海道大学, 電子科学研究所, 非常勤研究員
• Keywords: 昆虫 / 脳 / キノコ体 / 運動制御 / ゴキブリ / 連合記憶 / 無脊椎動物

Research Abstract

昆虫の脳のキノコ体は連合記憶や運動制御に関わる高次中枢である。キノコ体の内在ニューロンで処理された情報は、出力ニューロンによって前運動中枢に伝えられる。慢性埋込みワイヤ電極法を用いて、自由行動中のゴキブリのキノコ体出力ニューロンの活動の細胞外記録を行い、41例のユニット記録に成功した。記録されたユニットは感覚刺激に応ずるもの(14例)、行動と関連した活動を示すもの(12例)、感覚刺激に応じかつ行動と関連した活動を示すもの(15例)の3つのタイプに分けられた。感覚刺激に応じたものでは、同側の多数の付属肢への機械刺激に応じるか反対側刺激には応じないものなどがあった。行動に関連した活動を示すものには、自己受容器から信号を受け、自己の行動をモニターしていると考えられるもの、運動の方向に依存して活動が変わり、前運動中枢から運動指令のefference copyを受けると考えられるもの、行動の開始に0.2-1秒先行した活動を示し、運動の準備や組み立てに関わるものと考えられるもの、などがあった。興味深いことに、同時に記録された感覚と運動の両方に応ずる2つのユニットのうち、1方は運動の先行した活動を示すが、他方は示さない例があった。これらは同一のクラスターに属する出力ニューロンからの記録と思われ、このようなクラスターは特定の行動に関わる外部感覚情報、自己の姿勢や運動に関する内部情報、運動準備信号をセットとして前運動中枢に伝えていると考えられた。以上の結果は、キノコ体が昆虫の自発的運動の企画と遂行において重要な役割を担うことを示唆するものである。
さらに平行してゴキブリのキノコ体の入力ニューロンや内在ニューロンについての生理、形態学的な解析を行い、出力ニューロンとの比較によって、キノコ体内部での情報処理について考察した。

Research Products

• [Publications] R.Okada, M.Mizunami: "The relation between behavior and activities of output neurons of mushroom bodres in American cockroaches,Ponplaneta americana" 比較生理生化学. 14. 275 (1997)
• [Publications] H.Nishino, M.Mizunami: "Giant input neurons of the mushroom body : intra cellular recording and staining in the cockroach" Neurosci.Lett.(in Press). (1998)
• [Publications] M.Nishikawa, 他3名: "Function-specific distribution pattenns of axon terminals of input neurons in the calyces of the mushroom body of the cockroach,Peniplaneta americana" Neurosci.Lett.(in Press). (1998)
• [Publications] Y.Yamazaki 他2名: "Three classes of GA BA-like immunoreactive neurons in the mushroom body of the cockroach" Brain Res.(in Press). (1998)
• [Publications] M.Mizunami: "Modular organization of the insect memory center" Neurosci.Res.21. S17 (1997)
• [Publications] M.Mizunami 他2名: "Subdivision of the cockroach mushroom body by different morphological classes of intrinsic neurons" 比較生理生化学. 14. 259 (1997)